Hochspezialisierte Licht­wellen­leiter von art photonics finden den Krebs: Adlershofer Unternehmen entwickelt Spektros­kopie­systeme für Sofort­analysen im Operations­saal

02. Januar 2017

Hochspezialisierte Licht­wellen­leiter von art photonics finden den Krebs

Adlershofer Unternehmen entwickelt Spektros­kopie­systeme für Sofort­analysen im Operations­saal

Viacheslav Artyushenko mit Olga Bibikova, Doktorandin der Uni Ulm (l); Urszula Joanna Zabarylo, Doktorandin an der Charitè (M.) sowie Annabelle Sophie Bahr, Studentin. Bild: © Adlershof Journal

Arbeiten an neuen Anwendungen: Viacheslav Artyushenko mit Olga Bibikova, Doktorandin der Uni Ulm (l); Urszula Joanna Zabarylo, Doktorandin an der Charitè (M.) sowie Annabelle Sophie Bahr, Studentin. Bild: © Adlershof Journal

Die art photonics GmbH ist ein Adlershofer Urgestein. Seit 1998 entwickelt und fertigt das heute 30-köpfige Team um Gründer und Geschäftsführer Viacheslav Artyushenko maßgeschneiderte Lichtwellenleiter für Einsätze in Medizin, Forschung und verschiedensten Industriebranchen.

Geduld? – Viacheslav Artyushenkos Flug nach Amsterdam geht in eineinhalb Stunden. Doch er lässt sich nicht aus der Ruhe bringen und führt den Besuch durch das Labor und die Fertigung seiner art photonics GmbH im schmucken Neubau in der Rudower Chaussee 46.

Die Reise nach Amsterdam hat einen wichtigen Grund. Die art photonics steht mit ihren hochspezialisierten Lichtwellenleitern (LWL) im Zentrum einer Entwicklung, die es Chirurgen in Zukunft sehr viel leichter machen könnte, das Gewebe bösartiger Tumore von gesundem Körpergewebe zu unterscheiden. Es gibt optisch detektierbare Unterschiede zwischen schnell wucherndem Krebs und körpereigenem Gewebe. Diese sind für das menschliche Auge nicht sichtbar. Doch wenn die Lichtwellenleiter des Adlershofer Unternehmens diese Gewebe mit menschlich nicht wahrnehmbaren Wellenlängen ausleuchten, werden diese Unterschiede sofort sichtbar. Gut möglich, dass Chirurgen schon in naher Zukunft nadelartige Sensoren in Gewebe stechen und umgehend Rückmeldung erhalten, ob es sich noch um Tumor- oder bereits um gesundes Gewebe handelt. Basis dafür sind die speziellen Lichtwellenleiter der Adlershofer.

„Wir sind nicht im Telekom- und anderen Massenmärkten für Glasfaserkabel aktiv, sondern dort, wo maßgeschneiderte Lösungen gefragt sind“, erklärt Artyushenko. Man entwickle und fertige Fasern, die Licht aus CO2-, Festkörper- oder Diodenlasern übertragen, die spektroskopische Untersuchungen über längere Distanzen hinweg direkt in Reaktoren oder Anlagen ermöglichen, oder Einsatz in der Pyrometrie finden. Das Spektrum reicht von Ultraviolett mit 180 Nanometern Wellenlänge bis tief in den mittleren Infrarotbereich mit 18 Mikrometern Wellenlänge. Ein Stockwerk tiefer werden die Faserbündel entsprechend spezifischer Kundenanforderungen konfektioniert. Feinste LWL, mal aus Quarzglas mal polykristallin, mal metallummantelt oder speziell für mittleres Infrarot auf Basis sogenannter Chalkogenid-Gläser. Manchmal bündeln die Adlershofer auch unterschiedliche Fasern, um Wellenlängenspektren für spektroskopische Untersuchungen maximal auszuweiten.

In den LWL, die äußerlich mal an Angelschnur mal an feine Kupferdrähte erinnern, steckt jede Menge Know-how. Im Wellenlängenbereich von 2 bis 16 µm sieht Artyushenko seine Firma  weltweit an der Spitze. Die Technologie polykristalliner Fasern, die art photonics hier an drei Maschinen extrudiert, nennt er sein „Baby“. Die Fasern beschäftigen ihn schon seit seiner Diplomarbeit an der Akademie der Wissenschaften der damaligen Sowjetunion. Im Jahr 1990 war er einer der Gründer eines damals russisch-amerikanisch-deutschen Joint Ventures. Sieben Jahre später entschied er, in Adlershof erneut zu gründen. „Berlin ist mein zweites Zuhause. Wir haben schon lange vor der Maueröffnung mit dem Lasermedizinischen Zentrum am Steglitzer Benjamin-Franklin-Klinikum zusammengearbeitet“, berichtet er.

Artyushenko denkt und agiert konsequent international. Sein Know-how ist gefragt. Gegenwärtig treibt art photonics ein Projekt mit dem größten Laserhersteller der Welt voran, faser-optische Produkte für medizinische Laseranwendungen zu entwickeln. Dabei kann sich das Unternehmen auf seine Erfahrung bei der Herstellung tausender unterschiedlicher Lichtwellenleiter für Diodenlaser stützen, die dank gebündelter Fasern auch mehrere Kilowatt Leistung übertragen.

Auch im Bereich der Spektroskopie arbeiten die Adlershofer mit Global Playern wie Thermo Fisher Scientific Inc. zusammen und rüsten deren vielfältige Spektroskopie-Lösungen mit passgenauen Lichtwellenleitern für Nahinfrarot-(NIR)-, Fourier-Transform-Infrarotspektrometer (FTIR) und Raman-Spektrometer sowie die UV-Vis-Spektroskopie aus. Passgenau heißt in diesem Fall, dass die Faserbündel beispielsweise für Einsätze in der Petrochemie oder in großen Reaktoren mehrere hundert Meter oder sogar Kilometer lang sein können. Die optischen Kabel sorgen für eine flexible Direktverbindung zwischen stationären Spektrometern und dezentralen Prozessen – und erlauben so eine permanente Prozesskontrolle. Sie senden das Licht in den Prozess und übertragen es zur spektroskopischen Analyse zurück.

Was mit Chemieanlagen, Atomkraftwerken und in der Pharmaproduktion schon funktioniert, ist nun auf dem Weg in den menschlichen Körper. Um die hoch genaue Unterscheidung von Tumoren und gesundem Gewebe auf eine breite, fundierte Basis zu stellen, kommt das gesammelte Faser-Know-how des mittlerweile über 30 Mitarbeiter starken Teams zum Tragen. Denn für verschiedene Gewebe und Tumorarten sind vier verschiedene Analyseverfahren in unterschiedlichen Wellenlängenbereichen im Einsatz. „Die Systeme sind so kompakt, dass sie künftig Sofortanalysen direkt im Operationssaal ermöglichen werden“, sagt Artyushenko. Sein Team baut derzeit eine Datenbank für unterschiedliche Tumortypen auf, mit der Spezialkliniken schnelle Analysen erhalten werden. In Zweifelsfällen können Chirurgen die Daten in die Cloud laden und Experten in aller Welt konsultieren.

Den nächsten Schritt hat der Experte bereits im Kopf: „Wenn unsere Analysewerte verfeinert sind, könnten künftig statt Spektrometern auch durchstimmbare Lichtquellen zum Einsatz kommen, um mit noch kompakterer Technik noch schneller und günstiger zwischen Tumoren und gesundem Gewebe unterscheiden zu können.“ Es wäre ein enormer Fortschritt. Denn schätzungsweise zwei Millionen Krebspatienten jährlich sterben unnötigerweise – weil Chirurgen mit ihrem limitierten menschlichen Sehvermögen entweder zu viel oder zu wenig Gewebe entfernen. Die erweiterte Sicht der Photonik kann und wird das laut Artyushenko ändern.

Von Peter Trechow für Adlershof Journal

www.artphotonics.de

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